DE69734785T2

DE69734785T2 - Vorherbestimmung zur verfolgung der optimalen kontrastmittelkonzentration

Info

Publication number: DE69734785T2
Application number: DE69734785T
Authority: DE
Inventors: Haim Gelman
Original assignee: Picker Medical Systems Ltd
Current assignee: Philips Medical Systems Technologies Ltd
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: JP2001508326A; EP0967917B1; WO1998032376A1; DE69734785D1; US6337992B1; EP0967917A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die CT-Bildgebung und im Besonderen auf Verfahren zur Kontrastverstärkung bei der CT-Bildgebung.
Hintergrund der Erfindung
Die Kontrastverstärkung bei der CT-Bildgebung durch Injektion von Kontrastmitteln in den Blutstrom einer Person ist in der Technik gut bekannt. Ein Bolus eines geeigneten Kontrastmittels, das zum Beispiel Jod enthält, wird intravenös in den Körper der Person injiziert und durch den Blutstrom zu einem interessierenden Organ, zum Beispiel der Leber, transportiert. Merkmale des Organs, zum Beispiel Tumore, die normalerweise schwer oder nicht zu erkennen sind, nehmen das Kontrastmittel bevorzugt aus dem Blut auf. Nach einer gewissen Zeit, die man abwartet, damit das Kontrastmittel das interessierende Organ in ausreichender Konzentration erreichen kann, wird eine CT-Abtastung der Person durchgeführt. Wenn die Abtastung zum geeigneten Zeitpunkt durchgeführt wird, sind die kontrastverstärkten Merkmale des Organs deutlich in den resultierenden CT-Bildern zu sehen.
Im Allgemeinen wird bei der Durchführung derartiger CT-Abtastungen mit Kontrastverstärkung eine Standardwartezeit zwischen dem Beginn der Injektion und dem Beginn der Diagnoseabtastung zugelassen, zum Beispiel 60 bis 70 Sekunden bei Leber-Abtastungen. Die Zeit, die das Kontrastmittel zum Erreichen einer ausreichenden Konzentration in dem Organ benötigt, ist jedoch von Patient zu Patient sehr unterschiedlich. Diese Schwankungen sind auf Unterschiede des Herzzeitvolumens und andere kreislaufabhängige Parameter zurückzuführen und damit sehr schwer vorherzusagen. Nachdem die Konzentration ihren gewünschten Wert erreicht hat und einen hohen Kontrast bei der Bildgebung ermöglicht, beginnt das Kontrastmittel das Organ zu verlassen und der Kontrast nimmt ab. Wenn für alle Patienten eine Standard-Abtastverzögerung gehandhabt wird, muss daher mit einer relativ großen Kontrastmitteldosis oder einer relativ langen CT-Abtastdauer mit ent sprechend höherer Strahlungsdosis gearbeitet werden, um sicherzustellen, dass ein Bild mit ausreichendem Kontrast erfasst wird.
General Electric Medical Systems (Milwaukee, Wisconsin) hat eine optionale Modifikation an CT-Scannern seiner Herstellung, bekannt als „SmartPrep", eingeführt, die für eine patientenabhängige variable Verzögerung zwischen Bolusinjektion und Beginn der CT-Abtastung sorgen soll. Diese Modifikation ist in einem Artikel von Silverman et al. mit dem Titel „Optimal Contrast Enhancement of the Liver Using Helical (Spiral) CT: Value of SmartPrep", beschrieben, der im American Journal of Radiology, Band 164 (1995), Seite 1169–1171, erschienen ist und durch Nennung als hierin aufgenommen zu betrachten ist.
Bei SmartPrep wird eine Anfangsabtastung durchgeführt, um ein CT-Bild einer Schicht durch ein interessierendes Organ oder einen interessierenden Bereich des Patientenkörpers zu erzeugen. Ein Benutzer, im Allgemeinen ein Arzt, kennzeichnet bis zu drei interessierende Regionen im Bild, zum Beispiel die Aorta, die Pfortader und das hepatische Parenchym, wenn die Leber Gegenstand der Prozedur ist. Man beginnt mit der Injektion des Kontrastmittels, und kurz danach wird eine Reihe von CT-Abtastungen der gleichen Schicht durchgeführt, vorzugsweise mit reduziertem Bestrahlungsniveau. Aus diesen Abtastungen werden Bilder rekonstruiert, und die CT-Werte, in Hounsfield-Einheiten (H), in den Bildern werden für jede der interessierenden Regionen mit Grundwerten aus der Anfangsabtastung verglichen. Wenn der CT-Wert in einer der Regionen, vorzugsweise der Aorta, einen gewünschten Schwellenwert über dem entsprechenden Grundwert erreicht, wird die Reihe der Abtastungen beendet. Nach einer Verzögerung von ca. 10 Sekunden wird eine diagnostische Spiralabtastung über das Organ oder den Bereich gestartet.
SmartPrep ermöglicht also die Abstimmung des Beginns der Diagnoseabtastung auf die Zeitdauer, die das Kontrastmittel benötigt, um einen Bereich der Bildschicht in ausreichender Konzentration zu erreichen, damit ein starker Bildkontrast entsteht. Gemäß dem oben genannten Artikel eignet sich SmartPrep für die Optimierung der Wartezeit von der Bolusinjektion bis zum Beginn der Diagnoseabtastung, so dass zum Beispiel bei einer Gruppe von 75 durch Silvermann und Mitarbeitern untersuchten Patienten die Verzögerungszeiten zwischen 57 und 86 Sekunden lagen im Vergleich zu der Standardverzögerung von 60 bis 70 Sekunden. Diese Verzögerungszeiten sind typisch für die kontrastverstärkte Bildgebung des hepatischen Parenchyms, das normalerweise das Kontrastmittel durch die Pfortader mit einer Verzögerung von mehreren Sekunden gegenüber der Aorta erhält.
SmartPrep eignet sich jedoch eventuell nicht für Bildgebungsmerkmale und Bereiche von Organen, die das Kontrastmittel nur kurze Zeit nach dem Auftreten des Mittels in der Aorta erhalten, bevor es zu einer weitgehenden Durchströmung des Körpers gekommen ist. Zu derartigen Merkmalen gehören unter anderem arterielle Läsionen in der Leber und den Lungenbereichen. Die der Rekonstruktion der Bilder aus der Folge von CT-Abtastungen inhärenten Verzögerungen und die Wartezeit bis zum Erreichen des Schwellenwerts vor Beendigung dieser Folge sind typischerweise länger als die kurze Zeit, die das Kontrastmittel benötigt, um das Organ zu erreichen.
Aus der Patentschrift DE 195 33 557 C1 ist ein CT-Scanner zur kontrastverstärkten Bildgebung bekannt, der über eine Röntgenröhre, eine Detektoranordnung, eine Verarbeitungseinheit und eine Anzeigeeinheit verfügt. Die Verarbeitungseinheit dient zur Normalisierung und Mittelwertbildung der gemessenen Detektorsignale aus den bei ausgewählten Winkelpositionen erfassten Ansichten, um die aktuelle Kontrastmittelkonzentration in einer bestrahlten Objektschicht zu berechnen. Der Konzentrationswert kann auf der Anzeigeeinheit graphisch dargestellt werden. Ausgehend von diesem aktuellen Wert für die Kontrastmittelkonzentration kann eine Abtastprozedur von Hand oder automatisch gestartet werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur kontrastverstärkten CT-Bildgebung zu schaffen, indem vorhergesagt wird, wann ein Kontrastmittelbolus ein gewünschtes Konzentrationsniveau in einem Bereich der vermuteten Pathologie im Körper erreichen wird.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Patient in einem CT-Scanner positioniert und es werden Röntgenstrahlenabschwächungsdaten in Bezug auf eine Schicht durch einen Bereich der vermuteten Pathologie im Körper des Patienten erfasst. Die Daten werden vorverarbeitet, gefiltert und rückprojiziert, wie es in der Technik bekannt ist, um ein Referenz-CT-Bild der Schicht zu rekonstruieren. Innerhalb dieser Schicht werden ein oder mehrere interessierende Regionen (Region of interest, ROI) identifiziert, wobei vorzugsweise eine der ROIs die Aorta oder eine andere große Arterie zur Versorgung des Orts der vermuteten Pathologie enthält, und eine weitere ROI den Ort selbst enthält. Diese ROIs werden auf die vorverarbeiteten Abschwächungsdaten rückprojiziert, um Segmente innerhalb der Daten zu definieren, die jeweils den betreffenden ROIs entsprechen.
Ein Bolus eines Kontrastmittels, das zum Beispiel Jod enthält, wird in den Blutstrom des Patienten injiziert, und es wird eine CT-Abtastung der Schicht, vorzugsweise eine kontinuierliche dynamische Abtastung, initiiert. Während dieser Abtastung werden kontinuierlich Abschwächungsdaten von den ROI-bezogenen Segmenten erfasst und vorverarbeitet. Vorzugsweise werden die vorverarbeiteten Abschwächungsdaten verfolgt, um eine oder mehrere funktionelle Kurven zu erzeugen, die die Zunahme der Abschwächung über die Zeit aufgrund des Einströmens des Kontrastmittels in die ROIs beschreiben. Die Formen der Anfangsabschnitte dieser Kurven werden verwendet, um vorherzusagen, wann die Abschwächung am Ort der vermuteten Pathologie einen vorgegebenen Wert oder einen Peak erreicht. Ausgehend von dieser Vorhersage wird die kontinuierliche dynamische Abtastung beendet und eine spiralförmige Abtastung vorzugsweise automatisch initiiert, um ein diagnostisches kontrastverstärktes Bild des Bereichs zu erfassen.
Vorzugsweise umfassen die in den vorverarbeiteten Abschwächungsdaten definierten Segmente Datensegmente, die in Bezug auf jede ROI aus einer Vielzahl verschiedener Winkelansichten erfasst wurden. Während der CT-Scanner diese verschiedenen Ansichten nacheinander abtastet, werden die in jeder Ansicht erfassten vorverarbeiteten Abschwächungsdaten wiederum benutzt, um die funktionellen Kurven zu erzeugen. Vorzugsweise werden die in verschiedenen Ansichten erfassten Daten beispielsweise durch Korrelation kombiniert, um die Empfindlichkeit für die Erkennung der Abschwächungszunahme zu erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich können die Abschwächungsdaten aus den ROI-bezogenen Segmenten rückprojiziert werden, um Bilder von einer oder mehreren ROIs zu rekonstruieren, wie in einer PCT Patentanmeldung beschrieben, welche an dem gleichen Datum wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurde, den Titel „REAL TIME DYNAMIC IMAGE CONSTRUCTION" trägt, der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung zugewiesen ist und deren Beschreibung durch Nennung als hierin aufgenommen zu betrachten ist. Die CT-Werte in den ROIs können dann verwendet werden, um die funktionellen Kurven zu erzeugen, die für die Steuerung des Scanners wie hier beschrieben benutzt werden.
Vorzugsweise werden die eine oder mehrere funktionelle Kurven durch den Scanner zum Beispiel auf einem Videobildschirm angezeigt, während sie erzeugt werden. Diese Anzeige bietet einem Benutzer die Möglichkeit, sich im Wesentlichen in Echtzeit das Vordringen des in den Körper der Person gelangenden Kontrastmediums anzusehen. Wenn der Benutzer beobachtet, dass die Kurven keine normale Zunahme der Abschwächung zeigen, kann er eingreifen, um zum Beispiel je nach Fall die Diagnoseabtastung unabhängig von der Vorhersage zu initiieren oder die Abtastung zu beenden.
CT-Bilder der Schicht können intermittierend rekonstruiert werden, während die Verfolgung der Abschwächung läuft. Im Gegensatz zu in der Technik bekannten Verfahren der Bolusverfolgung, wie zum Beispiel dem oben genannten SmartPrep-Verfahren, ermöglicht die vorliegende Erfindung allerdings die Vorhersage des Bolusvordringens unter alleiniger Verwendung der vorverarbeiteten Abschwächungsdaten unabhängig von irgendeiner Bildrekonstruktion und ohne dass eine solche erforderlich ist, oder durch alleiniges Rekonstruieren des ROI-Teils des CT-Bildes. Aus diesem Grund ermöglicht die vorliegende Erfindung eine wesentlich schnellere und genauere Vorhersage des Zeitpunktes, an dem die Abschwächung am Ort der vermuteten Pathologie einen gewünschten Wert erreichen wird. Typischerweise ist die Vorhersage bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung innerhalb von wenigen Sekunden, zum Beispiel Sekunden, abgeschlossen, so dass die Diagnoseabtastung beginnen kann, wenn der Bolus die interessierende Region erreicht, zum Beispiel ca. 10 Sekunden nachdem die Abschwächung an der Aorta zuzunehmen beginnt. Im Gegensatz zu in der Technik bekannten Verfahren kann die vorliegende Erfindung daher auch für die Diagnoseabtastung von arteriellen Phasenläsionen eingesetzt werden. Die durch die vorliegende Erfindung ermöglichte schnelle Vorhersage kann auch bei der Reduzierung der dem Patienten verabreichten Kontrastmittel- und Strahlendosis von Nutzen sein.
Obwohl hier bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf bestimmte Kombinationen von Axial- und Spiralabtastungen durch den CT-Scanner beschrieben werden, ist zu beachten, dass die Grundsätze der vorliegenden Erfindung, gemäß denen die Abschwächungsdaten selbst direkt und schnell für die Vorhersage von Kontraständerungen innerhalb eines Bereichs der vermuteten Pathologie benutzt werden, auch unter Verwendung anderer Abtastkombinationen und -Prozeduren angewendet werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines CT-Scanners, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bildes, das durch den CT-Scanner aus 1 rekonstruiert wurde und in dem die interessierenden Regionen gekennzeichnet wurden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
3 zeigt eine Kurve, die den Betrieb des Scanners aus 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wird nun Bezug genommen auf 1, die einen CT-Scanner 20 darstellt, welcher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet. Der Scanner 20 umfasst eine Liege 24, die auf einem Sockel 26 aufliegt und auf der eine Person 22 liegt, während deren Körper durch den Scanner abgebildet wird. Der Scanner 20 umfasst weiterhin eine Röntgenröhre 28, die die Person 22 bestrahlt, und eine Detektoranordnung 30, die Röntgenstrahlen von der Röhre 28 empfängt und in Reaktion auf die Abschwächung der den Körper der Person durchquerenden Röntgenstrahlen Signale erzeugt.
Die Röhre 28 und die Anordnung 30 sind an einer ringförmigen Gantry 32 angebracht und drehen sich daher um die Person 22. Die Liege 24 wird durch die Gantry 32 auf einer Achse 34 vorwärts bewegt, die im Allgemeinen parallel zur Längsachse des Körpers der Person verläuft. Wie nachstehend beschrieben, arbeitet der Scanner 20 bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abwechselnd in einem Axialmodus, in dem die Liege 24 stationär gehalten wird, während sich die Röhre 28 und die Anordnung 30 um die Liege drehen, oder in einem Spiralmodus, in dem die Röhre 28 und die Anordnung 30 gleichzeitig mit der Vorwärtsbewegung der Liege 24 durch die Gantry 32 umlaufen.
Der in 1 dargestellte Scanner 20 ist von einem in der Technik als CT-Scanner der dritten Generation bekannten Typ und dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl die Röhre 28 als auch die Detektoranordnung 30 um die Person 22 drehen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Grundsätze der vorliegenden Erfindung und die nachstehend beschriebenen Verfahren der Bildrekonstruktion gleichermaßen auf andere Typen von CT-Scannern angewendet werden können, insbesondere auf CT-Scanner der vierten Generation, bei denen die Detektoren einen im Wesentlichen stationären Ring um die Person 22 bilden.
An jeder von einer Vielzahl ausgewählter Positionen der Röhre 28 auf ihrem Abtastpfad erfasst die Datenerfassungschaltung 36 eine „Ansicht", d.h. die Schaltung empfängt in Reaktion auf die Röntgenstrahlenabschwächung Signale von jedem Element 23 der Anordnung 30. Für jede Ansicht führt die Schaltung 36 Signalnormalisierungs- und Logarithmusoperationen durch, wie sie in der Technik bekannt sind, um Röntgenstrahlenabschwächungsdaten zu erhalten, die den einzelnen Elementen 23 entsprechen. Die Bildrekonstruktionsschaltung 40 empfängt diese Daten und interpoliert, filtert und rückprojiziert sie mit in der Technik bekannten Verfahren, um eine oder mehrere planare Bildschichten durch den Körper der Person 22 zu erzeugen. Eine Vielzahl dieser planaren Bildschichten kann verwendet werden, um eine dreidimensionale CT-Bildgruppe des gesamten Körpers der Person 22 oder eines Teils hiervon zu rekonstruieren. Vorzugsweise werden diese Bildschichten in einem Bildspeicher 42 gespeichert und von einer Anzeigeeinheit 44 angezeigt, und sie können ansonsten gedruckt und/oder verarbeitet werden, wie in der Technik bekannt ist. Vorzugsweise steuert und koordiniert eine Systemsteuereinheit 46 die Funktion der verschiedenen Elemente des Scanners 20.
Eine Infusionspumpe 50, zum Beispiel eine leistungsstarke Spritzenpumpe, wie sie in der Technik bekannt ist, wird mit einer vorgegebenen Kontrastmittelmenge, zum Beispiel Jod, gefüllt, und intravenös mit der Person 22 verbunden. Vorzugsweise ist die Pumpe 50 mit der Steuereinheit 46 gekoppelt, damit der Abtastvorgang des Scanners 20 durch die Aktivierung der Pumpe ausgelöst werden kann, wie im Folgenden beschrieben.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines durch den Scanner 20 erfassten Schnittbildes 60 einer „Schicht" durch den Körper der Person 22 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bild 60 wird vorzugsweise mit Hilfe einer einzelnen axialen Abtastung durch den Scanner 20 an einer ausgewählten Position der Liege 24 erfasst, bevor der Betrieb der Pumpe 50 gestartet wird. Die Position der Liege wird so gewählt, dass die Schicht einen Bereich der vermuteten Pathologie schneidet, in diesem Fall die Leber 64.
Ein Benutzer des Scanners 20 beobachtet das Bild 60 auf der Anzeige 44 und gibt interessierende Regionen (ROIs) in dem Bild an: vorzugsweise eine erste ROI 66 an der Position der Aorta 62, eine zweite ROI 68 am Ort einer vermuteten Läsion 70. Zusätzliche ROIs können an anderen Positionen angegeben werden, zum Beispiel entlang eines Blutgefäßes, das zum Ort 70 führt. Obwohl die ROIs 66 und 68 rund sind, können glei chermaßen auch andere Formen, zum Beispiel rechteckige ROIs, verwendet werden. Die Positionen der ROIs werden dem Scanner 20 eingegeben und vorzugsweise auf dem Bild 60 dargestellt, zum Beispiel mit gestrichelten Linien, wie in 2 gezeigt.
Die Positionen und Ausmaße der ROIs 66 und 68 werden der Bildrekonstruktionsschaltung 40 zurückgemeldet, die diese Bildbereiche zurück auf die von der Datenerfassungschaltung 36 erhaltenen vorverarbeiteten Abschwächungsdaten projiziert. Ziel dieser Rückprojektion ist es, Segmente innerhalb der Abschwächungsdaten zu definieren, die jeweils den betreffenden ROIs entsprechen. Jedes derartige Segment enthält Abschwächungsdaten, die entlang derjenigen Strahlengänge von der Röhre 28 zur Anordnung 30 erfasst wurden, welche die entsprechende ROI durchqueren. Vorzugsweise enthalten die Segmente, die in Bezug auf jede ROI definiert werden, Abschwächungsdaten, die von mehreren Ansichten unter verschiedenen Drehwinkeln der Gantry 32 in Bezug auf die Person 22 erfasst wurden.
3 zeigt eine Kurve, die die Funktion des Scanners 20 schematisch veranschaulicht, nachdem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das erste Bild 60 erfasst wurde und die ROIs 66 und 68 gewählt wurden. Der obere Bereich der Figur enthält die Kurven 80 und 82, die die gemessene Abschwächung in den den ROIs 66 bzw. 68 entsprechenden Segmenten in Abhängigkeit von der Zeit darstellen. Die Abschwächung wir direkt an den reprojizierten Segmenten der vorverarbeiteten Abschwächungsdaten gemessen, ohne die Daten rückzuprojizieren, um CT-Werte zu finden. Der untere Bereich der Figur zeigt ein Timing-Diagramm mit der gleichen Zeitskala wie bei dem oberen Bereich.
Zu einer Anfangszeit T₀ wird die Pumpe 50 aktiviert, um der Person 22 das Kontrastmittel zu injizieren. Kurz danach initiiert die Steuereinheit 46 eine kontinuierliche dynamische axiale Abtastung des Scanners 20 an der Position der Liege 24, an der das Bild 60 erfasst wurde. Bei dieser kontinuierlichen dynamischen Abtastung dreht sich die Röhre 28 kontinuierlich um die Person 22, und es werden Abschwächungsdaten erfasst und vorverarbeitet. Die Bildrekonstruktionsschaltung 40 projiziert die Daten optional zurück, um ein Bild der Schicht, zum Beispiel Bild 60, zu rekonstruieren und intermittierend zu aktualisieren. Die Kurven 80 und 82 werden jedoch ohne Bezugnahme auf ein derartiges Bild erzeugt. Vorzugsweise wird die Röhre 28 während der kontinuierlichen dynamischen Abtastung so gesteuert, dass sie mit einem geringen Bestrahlungsniveau für die Person 22 arbeitet, um die der Person verabreichte Strahlungsdosis zu reduzieren.
Wie die Kurven 80 und 82 in 3 zeigen, werden die Abschwächungsdaten in den Datensegmenten, die den ROIs 66 bzw. 68 entsprechen, durch die Steuereinheit 46 oder eine andere geeignete Berechnungsvorrichtung unabhängig von der vor sich gehenden Bildrekonstruktion verfolgt. Vorzugsweise werden, während die Gantry 32 ihre zahlreichen Winkelansichten abtastet, die vorverarbeiteten Abschwächungsdaten, die innerhalb der den ROIs in den verschiedenen Ansichten entsprechenden Datensegmente erfasst wurden, ihrerseits benutzt, um die Kurven zu erzeugen. Vorzugsweise werden die in den verschiedenen Ansichten erfassten Daten kombiniert, zum Beispiel mittels Korrelation, um die Empfindlichkeit der Erkennung von Abschwächungszunahmen zu erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich können die Abschwächungsdaten von den ROI-bezogenen Segmenten rückprojiziert werden, um Bilder von einer oder mehreren ROIs 66 und 68 zu rekonstruieren, wie in der oben genannten PCT Patentanmeldung beschrieben. Die CT-Werte in den ROIs können dann verwendet werden, um die Kurven 80 und 82 zu erzeugen, die bei der Steuerung des Scanners wie hier beschrieben benutzt werden.
Während die Kurven erzeugt werden, werden sie dabei jedoch vorzugsweise auch graphisch auf der Anzeige 44 dargestellt.
Beginnend an einem Zeitpunkt T₁, wenn die Kurve 80 um ein Inkrement Δ über ihre Grundlinie, den T₀-Wert, ansteigt, werden die Abschwächungsdaten in der Kurve 80 an eine Modellfunktion angepasst, zum Beispiel ein Polynom zweiter Ordnung. Diese Abschwächungsverfolgung und Anpassung wird so lange fortgesetzt, wie dies erforderlich ist, um eine exakte Kurvenanpassung zu erhalten, und endet an einem Zeitpunkt T₂. Die Anpassung wird benutzt, um vorherzusagen, wann die Kurve 80 ihren Peak erreicht, d.h. wann das Kontrastmedium in der Aorta 62 seine maximale Konzentration erreicht. Vorzugsweise wird die Kurve 82 gleichzeitig mit der Kurve 80 überwacht, um vorherzusagen, wie viel länger das Mittel benötigt, um seine maximale Konzentration am Ort 70 in der Leber 64 zu erreichen.
Nach Beendigung der Kurvenanpassung und der Vorhersageberechnungen zum Zeitpunkt T₂ wird die kontinuierliche dynamische Abtastung des Scanners 20 automatisch zu einem unmittelbaren „Soft-Stopp" gebracht. Der Scanner wird dann positioniert und vorbereitet, um mit einer diagnostischen Spiralabtastung zu beginnen. Die Spiralabtastung beginnt zu einem Zeitpunkt T₃, wenn sich die Kurve 82 vorhersagegemäß ihrem Maximum nähert. Kurz nach dem Zeitpunkt T₃ beendet die Pumpe 50 die Injektion des Kontrastmittels und die Abtastung wird fortgesetzt bis zu einem Zeitpunkt T₄, an dem die Kurve abzufallen begonnen hat.
Der Zeitpunkt T₃ kann nur 10 bis 15 Sekunden von dem Beginn der Injektion zum Zeitpunkt T₀ entfernt liegen, vorzugsweise in Fall von Läsionen, die das Kontrastmittel in der arteriellen Phase der Blutströmung in der Leber 64 erhalten, d.h. die das Kontrastmittel direkt von den Arterien erhalten. Diese unmittelbare Funktion wird durch die schnelle Erfassung und Anpassung der Abschwächungsdaten ohne die Notwendigkeit einer Bildrekonstruktion, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung, ermöglicht. Alternativ kann der Zeitpunkt T₃ bei portalen venösen Phasenläsionen im Bereich von 50 bis 90 Sekunden nach T₀ liegen, wie dies bei anderen Bolusverfolgungsverfahren, wie sie in der Technik bekannt sind, der Fall ist, zum Beispiel bei dem oben genannten SmartPrep-Verfahren. In beiden Fällen ermöglicht die frühzeitige und genaue Bestimmung der Zeitpunkte T₃ und T₄ gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Erfassung optimaler Diagnosebilder durch den Scanner 20, und dies bei minimaler Kontrastmittel- und Strahlendosis für die Person 22.
Der Benutzer des Scanners 20, der die Kurven 80 und 82 auf der Anzeige 44 beobachtet, kann eingreifen, falls die Kurven nicht einem normalen, erwarteten Muster folgen. Wenn die Person 22 zum Beispiel eine mangelhafte Blutzirkulation aufweist, steigen die Kurven eventuell unnormal langsam an. In diesem Fall kann der Benutzer vorzugsweise den Automatikbetrieb des Scanners umgehen, um nach einer standardmäßig vorgegebenen oder geschätzten Verzögerungszeit mit der Spiralabtastung zu beginnen. Alternativ ist festzustellen, dass auch eine Fehlfunktion beim Betrieb oder der intravenösen Verbindung der Pumpe 50 den Anstieg der Kurven beeinträchtigen kann, in welchem Fall die Abtastung vorzugsweise beendet wird, bis das Problem behoben ist.
Obwohl die obige bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf Läsionen der Leber 64 beschrieben wurde, ist zu beachten, dass sich die Grundsätze der vorliegenden Erfindung ebenso gut auf die kontrastverstärkte Abtastung andere Organe des Körpers anwenden lassen, wie dies in der Technik bekannt ist. Außerdem kann, obwohl in der obigen bevorzugten Ausführungsform eine diagnostische Spiralabtastung verwendet wird, um kontrastverstärkte Bilder zu erfassen, das hier beschriebene Verfahren mutatis mutandis zusammen mit axialen kontrastverstärkten CT-Abtastverfahren angewendet werden.
Auch ist zu beachten, dass die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen als Beispiel genannt wurden und der vollständige Umfang der Erfindung nur durch die Ansprüche beschränkt wird.
Text in der Zeichnung
1

System control unit – Systemsteuereinheit
Data acquisition circuitry – Datenerfassungsschaltung
Image reconstruction circuitry – Bildrekonstruktionsschaltung
Image memory – Bildspeicher
Display unit – Anzeigeeinheit

3

attenuation – Abschwächung
time – Zeit
injection – Injektion
continuous dynamic scan – kontinuierliche dynamische Abtastung
helix scan – Spiralabtastung

Claims

CT-Scanner mit • einer Röntgenröhre (28) zum Bestrahlen einer Person (22), • einer Detektoranordnung (30) zum Empfangen von Röntgenstrahlen von der Röntgenröhre (28) und zum Erzeugen von Signalen in Reaktion auf die Abschwächung der die Person (22) durchquerenden Röntgenstrahlen, • einer Datenerfassungsschaltung (36) zum Erfassen von Ansichten an einer Vielzahl von ausgewählten Positionen der Röntgenröhre (28) auf einem Abtastweg einer kontinuierlichen Abtastung durch Empfangen der Signale von der Detektoranordnung (30), und • einer Pumpe (50) zum Injizieren eines Kontrastmittels in die Person (22), dadurch gekennzeichnet, dass der CT-Scanner weiterhin Folgendes umfasst: • einen Bildspeicher (42) zum Speichern eines Anfangsbildes (60) der Person (22), • eine Anzeigeeinheit (44) zum Anzeigen des Anfangsbildes (60) und mindestens einer von einem Benutzer angegebenen interessierenden Region (66) in dem Anfangsbild (60), • eine Bildrekonstruktionsschaltung (40) zum Projizieren der interessierenden Region (66) zurück auf die Ansichten, um ein Segment zu definieren, das der interessierenden Region (66) entspricht, • eine Systemsteuereinheit (46), die mit der Pumpe (50) gekoppelt ist, um den Abtastvorgang des Scanners durch die Aktivierung der Pumpe auszulösen, wobei die genannte Systemsteuereinheit (46) in einem aktiven Zustand zum Verfolgen einer Kurve (80) benutzt wird, welche Abschwächungssignale in dem Segment darstellt, um einen Optimalen Zeitpunkt zur Durchführung einer Diagnoseabtastung zu bestimmen.
CT-Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuereinheit (46) vorgesehen ist, um die Kurve (80) an eine Modellfunktion anzupassen.
CT-Scanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuereinheit (46) vorgesehen ist, um die Anpassung der Kurve (80) für die Vorhersage zu verwenden, wann die Kurve (80) ihren Peak erreicht.
CT-Scanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuereinheit (46) vorgesehen ist, um gleichzeitig eine zweite Kurve (82) zu verfolgen, die einer zweiten interessierenden Region (68) entspricht.
CT-Scanner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuereinheit (46) vorgesehen ist, um die durch den CT-Scanner durchgeführte kontinuierliche Abtastung zu stoppen, wenn die Anpassungs- und Vorhersageberechnungen abgeschlossen sind.
CT-Scanner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuereinheit (46) vorgesehen ist, um den CT-Scanner für die Durchführung der Diagnoseabtastung zu positionieren und vorzubereiten, die beginnt, wenn die Kurve (80) sich vorhersagegemäß ihrem Peak nähert.
CT-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (44) vorgesehen ist, um die Kurve (80) anzuzeigen.
CT-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildrekonstruktionsschaltung (40) vorgesehen ist, um die Abschwächungssignale von den Segmenten rückzuprojizieren, um Bilder von einer oder mehreren interessierenden Regionen (66, 68) zu rekonstruieren.
CT-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemsteuereinheit (46) vorgesehen ist, um in verschiedenen Ansichten erfasste Abschwächungssignale zu kombinieren, vor allem durch Korrelation.